Кроме того, в зависимости от стоимости ИК-сушек, может применяться усовершенствованная электроника. К такой электронике относятся:
- наличие таймера,
- регулятор нагрева,
- встроенные программы сушки.
На доступных моделях, как правило, применяется только таймер.
С учетом вышесказанного, в конструкторской разработке будет представлен расчет стойки инфракрасной сушки с наклонной балкой, как показано на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Передвижная инфракрасная сушка с наклонной балкой
4.2 Расчет основных элементов инфракрасной сушки
4.2.1 Расчёт стойки на прочность
Инфракрасная сушка состоит из основания, стойки, наклонной балки в виде трапеции, блока излучателей и блока электроники, как показано на рисунке 4.4.
Рисунок 4.3 - Передвижная ИК-сушка:
1 - основание; 2 - стойка; 3 - наклонная балка; 4 - излучатели; 5 - блок электроники
Массаблока излучателейсоздает изгибающую нагрузку на стойку.
Схема нагружения стойки от блока излучателей представлена на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 - Схема нагружения стойки ИК-сушки
Изгибающий момент, действующий на стойкуИК-сушки, рассчитывается по формуле [12]:
где Р - нагрузка от излучателей, приходящаяся на балку, Н;
- длина балки ИК-сушки, м.
Нагрузка от излучателей общей массой 20 кг, составит.
Изгибающий момент на стойке:
Напряжение изгиба в стойкеИК-сушки рассчитывается по формуле[12]:
где - момент сопротивления изгибу стойкиИК-сушки, м3.
Момент сопротивления можно рассчитать по формуле [12]:
где - момент инерции сечения, м4.
Момент инерции сечения стойки ИК-сушкирассчитаем по формуле:
где В - длина сечения, м;
Н - ширина сечения, м;
h = b - толщина стенкистойки ИК-сушки, м.
Произведём расчёт момента инерции сечения стойки ИК-сушки:
Рассчитаем момент сопротивления изгибу сечения стойки ИК-сушки:
Условие прочности на изгиб стойки ИК-сушки[12]:
где [и] - допустимое напряжение изгиба, для Ст3 ГОСТ 380-2005 [и] = 150 МПа [13].
Напряжение изгиба стойки ИК-сушки:
Условие прочности на изгиб стойки ИК-сушки выполняется с достаточным запасом:
4.2.2 Расчет поперечной балки рамы стойки ИК-сушки
Найдем силы, действующие на поперечную балку ИК-сушки, рассчитав раму, представленную на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 - Схема расчета усилия на поперечную балку
Для расчета рамы стенда найдем реакции RD и RC.
Сумма всех сил по оси Y равна нулю, тогда:
где S - вес стойки без учета основания. Стойка выполнена из профиля прямоугольного 60х80х5 длиной 1,5 м, массу можно принять равной 15 кг, тогда вес составит;
и - реакции опор, Н;
- распределенная нагрузка от массы балки, .
Сумма моментов в точке равна нулю, тогда:
.
Тогда реакция будет:
.
Зная найдем реакцию :
На балку рамы стойки ИК-сушкидействует сила F равная найденной реакции , т.е..
Расчетная схема поперечной балки основания ИК-сушкиустановки представлена на рисунке 4.7.
Составляя сумму моментов сил относительно точки В, получаем:
отсюда:
.
Рисунок 4.7 - Расчетная схема поперечной балки ИК-сушки
Сумма сил по оси y равна нулю, тогда:
отсюда:
Тогда:
.
Наибольший изгибающий момент имеет место посредине пролета балки основания, в опасном сечении, где меняет знак [12]:
Изгибающий момент:
.
Условие прочности на изгиб балки ИК-сушки[12]:
где [и] - допустимое значение напряжения изгиба, для Ст3 ГОСТ 380-2005 [и] = 150 МПа [13].
Напряжение изгиба в балке ИК-сушки рассчитывается по формуле:
где - момент сопротивления балки ИК-сушки, м3.
Момент сопротивления сечения рассчитывается по формуле [12]:
Момент инерции сечения балки ИК-сушки для сечения, согласно рисунку 4.8[14]:
где В - длина сечения балкиоснования ИК-сушки, м;
Н - ширина сечения балкиоснования ИК-сушки, м;
h = b - толщина стенки балкиоснования ИК-сушки, м.
Рисунок 4.8 - Расчетная схема сечения
Произведём расчёт момента инерции сечения балки основанияИК-сушки:
Тогда напряжение изгиба балки ИК-сушки:
Условие прочности на изгиб балки ИК-сушки выполняется с достаточным запасом:
4.2.3 Расчет кронштейна
Расчетная схема кронштейна ИК-сушки представлена на рисунке 4.9.
Рисунок 4.9 - Расчетная схема наклонной балки ИК-сушки
Составляя сумму моментов сил относительно точки В, получаем:
Отсюда:
Рассчитаем реакцию :
.
Сумма сил по оси y равна нулю, тогда:
Отсюда находим:
Тогда:
Наибольший изгибающий момент имеет место в сечении в точке А, где меняет знак [12]:
Изгибающий момент:
Напряжение изгиба в наклонной балке ИК-сушки рассчитывается по формуле:
где - момент сопротивления нижней балки ИК-сушки, м3.
Момент сопротивлениянижней балки ИК-сушки рассчитывается по формуле [12]:
Момент инерции сечения наклонной нижней балки ИК-сушки:
где В - длина сечения нижней балки ИК-сушки, м;
Н - ширина сечения нижней балки ИК-сушки, м;
h = b - толщина стенки нижней балки ИК-сушки, м.
Произведём расчёт момента инерции сечения нижней балки ИК-сушки:
Момент сопротивления изгибу сечения:
Тогда напряжение изгиба нижней балки ИК-сушки:
Условие прочности на изгиб нижней балки ИК-сушки выполняется с большим запасом:
4.2.4 Расчет штока наклонной балки на сжатие
Пневмоцилиндр (пневмопружина) компенсирует массу от излучателей. Шток пневмоцилиндра (пневмопружины) испытывает сжимающие нагрузки под действием реакции (рисунок 4.9).
Условие прочности штока при сжатии:
где P - нагрузка действующая на шток, Н;
- площадь сечения штока пневмоцилиндра(пневмопружины), при диаметре 10 мм: м2;
- допустимое напряжение при сжатии. Для Сталь 40Х ГОСТ 4543-71=200 МПа [13].
Напряжение сжатия:
= .
Условие прочности на сжатие выполняется:
4.2.5 Расчет сварных соединений
Стойка ИК-сушки приварена к раме. Необходимо проверить сварной шов на прочность.
Исходные данные.
Нагрузка:
.
Допустимое касательное напряжение сварного шва [15].
Для расчета сварного шва стойки ИК-сушкииспользуем формулу:
где -толщинасварного шва, равна толщине свариваемой детали, =0,002 м;
- длина сварного шва, равна половине периметра стойки стенда, т.е. =0,12 м.
Подставив значения в формулу, получим напряжения в сварном шве:
.
Таким образом, условия прочности выполняются:
4.2.6 Расчет осей колес на изгиб
Усилия, действующие на ИК-сушку, воспринимаются осью колеса как изгибающие нагрузки, как показано на рисунке 4.10.
Рисунок 4.10 - Схема для расчета колеса ИК-сушки
Крутящие моменты осью колес ИК-сушки не передается. Поэтому ось колёс ИК-сушки, рассматривают как балку, установленную на шарнирных опорах и рассчитывают на изгиб по формуле [12]:
где М - изгибающий момент в опасном сечении оси, Н·м;
- момент сопротивления сечения оси при изгибе, м3.
Условие прочности:
где - допустимое напряжение изгиба для Ст3 ГОСТ 380-2005 [13].
Ось колеса ИК-сушки можно представить как балку, под распределенной нагрузкой, согласно рисунку 4.11.
Удельная нагрузка от действия ИК-сушки (при массе равной 40 кг) на ось по длине :
Распределенная нагрузка:
Произведем расчет распределенной нагрузки:
Рисунок 4.11 - Расчетная схема оси колеса ИК-сушки
Для вычисления изгибающего момента M необходимо найти реакции в опорах. На рисунке 4.10 намечено предполагаемое направление реакций RА, НА и RB.
Из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на ось получаем:
Составляя сумму моментов сил относительно точки В, получим:
отсюда:
Тогда реакция будет равна:
.
Из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на ось балки:
отсюда:
.
Наибольший изгибающий момент имеет место посредине пролета, в опасном сечении, где :
Момент сопротивления сечения находим по формуле:
где D - диаметр оси колеса ИК-сушки,;
Изгибающее напряжение:
Условие выполняется:
.
4.2.7 Расчет устойчивости ИК-сушки
Для определения устойчивости ИК-сушки необходимо определить опрокидывающий момент в точке А, т.е. по линии внешних колес стойки (рисунок 4.12).
Опрокидывающий момент против часовой стрелки создается массой блока излучателей и массой наклонной балки находящейся слева от оси х-х, согласно рисунку 4.12, проходящей через точку А. Опрокидывающий момент по часовой стрелке создается массой основания, стойки и стрелы, находящейся справа от оси х-х.
Исходя из этого, опрокидывающий момент в точке A будет:
Рисунок 4.12 - Расчетная схема устойчивости ИК-сушки
Для проектируемой ИК-сушки:
- масса излучателей20 кг, нагрузка ;
- масса стрелы слева от оси х-х 2,1 кг, нагрузка ;
- масса стрелы справа от оси х-х 4,5 кг, нагрузка ;
- масса стойки 15 кг, нагрузка ;
- масса основания 8,0 кг, нагрузка ;
- рычаги действия сил (рисунок 4.12):
Опрокидывающий моментИК-сушки:
Так как опрокидывающий момент относительно точки А положительный, то стенд является устойчивым.
4.3 Требования безопасного использования конструкции
Перед началом работы внимательно изучить данную инструкцию. Только квалифицированный персонал, внимательно ознакомившийся с особенностями данного оборудования и обладающий соответствующими знаниями в области покраски, допускается к работе на установке.
Не допускается использовать данное оборудование в камере для окраски распылением, где могут образовываться легковоспламеняемые газы, если воздух в рабочей зоне не был тщательно провентилирован.
Не ударять и не ронять оборудование, избегать попадания посторонних предметов внутрь корпуса лампы, где расположены излучатели. Во избежание переворачивания устанавливать лампу только на твёрдый ровный пол.
Регулярно очищать рефлекторную пластину и излучатель влажной тканью или ватой и хранить их в чистом незапылённом месте. Не использовать оборудование в течение 20 минут после очистки во избежание повреждения излучателя.
Перед включением оборудования удалить все посторонние предметы перед поверхностью, подвергаемой сушке. Не направлять излучение на персонал или легковоспламеняемые вещества. Не перемещайте оборудование во время его работы.
Обращать внимание на предупреждающие знаки на оборудовании, информирующие о возможной угрозе безопасности.
4.4 Требования по эксплуатации стойки
Для предотвращения поражения коррозией стальных конструкций стойки, необходимо регулярно подкрашивать места сколов краски красной краской марки ПФ-115.
Регулярно проверять надежность резьбовых соединений ИК-сушки.
Следить за состоянием проводов питания. Не допускаются повреждения изоляции, трещины, разрывы, оголенные провода. При обнаружении подобных неисправностей - заменить провода.
Необходимо следить за чистотой защитного стекла излучателей.
По окончании работы необходимо поднять стрелу инфракрасной стойки вверх.
Запрещается работать с инфракрасной сушкой имеющей механические повреждения.
4.5 Технико-экономическая оценка конструкции
Конструкция ИК-сушки аналогична существующим конструкциям, представленном на отечественном рынке.
Конструкция выполнена с наклоняющейся балкой (стрелой) стойки для удобства проведения операций по сушке на любых поверхностях.
Конструкция стойки ИК-сушки выполнена из стандартного проката различного профиля и сечения. Пневмоцилиндр, колеса и излучатели используются стандартные.
Основные работы при изготовлении стойки - фрезерные, слесарные и сборочные.
Данная инфракрасная сушка проста в изготовлении с технологической точки зрения и не требует применения сложных технологических операций, все детали и материалы для её изготовления доступны в розничной продаже.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Необходимость проведения инвестиций
В современных условиях производственные мощности автосервиса создаются из условия необходимости победы в конкурентной борьбе с уже существующими СТО. И одна из составляющих данной борьбы - качество оказания услуг.
Следует заметить, что с качеством услуг автосервисов в г. Вологде имеются некоторые проблемы. Лишь небольшое количество станций смогли в 2010-е годы перестроиться с рынка, где сервис выбирает клиента, на рынок, где клиент выбирает сервис.
Особенно проблемной является сфера услуг кузовного ремонта. Это вызвано тем, что качество и стоимость кузовного ремонта, с учетом сложного и длительного производственного процесса, зависит от наличия современного и дорогостоящего технологического оборудования, а также высокой квалификации работников сервиса, в полной мере владеющих технологией ремонта.
На данный момент лишь 2-3 кузовных автосервиса в г. Вологде производят действительно качественный кузовной ремонт. Подавляющее же число автосервисов не могут похвастаться высоким качеством. Это означает, что создание новых мощностей, ориентированных в первую очередь на высокое качество, целесообразно в данных условиях.